Aritikel Arus Listrik dan Kuat Arus

KEMDIKBUD PPPPTK IPA
KONTEN DIKLAT ONLINE PPPPTK IPA BANDUNG
ARUS LISTRIK DAN KUAT ARUS
Shrie Laksmi Saraswati
[email protected]
A. Kompetensi Dasar
1. Mengenal
rangkaian
listrik
sederhana
dan
sifat
magnet
serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
B. Indikator
Pertemuan 1
1. Mendefinisikan Konsep arus Listrik
2. Mendefinisikan konsep beda potensial
3. Mendefinisikan konsep kuat arus
4. Mengukur kuat arus dan beda potensial pada sebuah rangkaian tertutup
sederhana
C. Uraian Materi
1. Arus Listrik
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dari suatu titik
yang berpotensial rendah ( jumlah elektronnya banyak dan jumlah protonnya
sedikit)
ke titik yang berpotensial tinggi (jumlah elektron sedikit dan jumlah
mrotonnya banyak) dalam waktu satu detik. Peristiwa mengalirnya arus listrik
disebabkan karena adanya elektron yang bergerak. Pebedaan potensial ini
disebabkan adanya sumber tegangan seperti baterai.
Arus listrik terbagi menjadi dua yaitu arus listrik searah (DC/Direct current) dan
arus listrik bolak balik (AC/Alternating current).
Simbol untuk arus listrik adalah I ,alat untuk mengukur arus listrik disebut
Amperemeter,dan satuannya adalah Ampere.
Muatan dalam sebuah elektron dapat dinyatakan dengan simbul q atau e,
dengan satuan coulomb, yaitu se q = 1,6 x 10-19 Coulomb.
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT AND EMPOWERMENT CENTRE)
Jl. Diponegoro no. 12 Bandung Telp (022) 4231191 Fax (022) 4207922 Bandung 40115
Homepage: www.p4tkipa.org: E-mail: [email protected]
1
KEMDIKBUD PPPPTK IPA
KONTEN DIKLAT ONLINE PPPPTK IPA BANDUNG
2. Beda Potensial
Beda potensial adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam
rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur
energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran
listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial
listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah,
rendah, tinggi atau ekstra tinggi
Telah dibahas bahwa di dalam suatu rangkaian listrik yang mengalir adalah
elektron yang membawa muatan listrik negatif Aliran ini disebut arus listrik.
Di dalam rangkaian listrik ,muatan listrik negatif mengalir dari kutub (-) ke
kutub (+). Jika muatan listrik negatif ini terus menerus mengalir dari kutub
negatif ke kutub positif maka pada suatu saat aliran ini akan berhenti, karena
jumlah muatan listrik negatif pada kedua kutub sudah sama besarnya. Maka
dikatakan bahwa potensial kedua kutub ini sudah sama.
Bagaimana caranya supaya ada beda potensial diantara kutub-kutubnya?
Berarti jumlah elektron di kedua kutubnya tidak boleh sama. Tentu saja harus
ada mekanisme yang memindahkan elektron dari kutub positif ke kutub
negatif kembali.
Oleh karena itu sumber arus
negatif
harus segera memindahkan muatan listrik
dari satu titik ke titik lainnya.untuk menjaga agar potensial stabil
diantara kedua titik harganya tetap dan untuk memindahkan muatan listrik
negatif ini tentu diperlukan energi yang lebih besar. Jika sebuah sumber arus
mengeluarkan energi sebesar satu joule untuk dapat memindahkan muatan
listrik negatif sebanyak satu coulomb dari suatu titik ke titik lainnya, maka
artinya beda potensial antara ke dua titik tersebut adalah satu Volt.
Jadi dapat disimpulkan bahwa
’” Beda potensial (tegangan) adalah banyaknya energi yang dikeluarkan oleh
sebuah sumber teganagn untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke
titik lainnya dalam kawat penghantar”
Secara matematis pernyataan di atas dapat ditulis :
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT AND EMPOWERMENT CENTRE)
Jl. Diponegoro no. 12 Bandung Telp (022) 4231191 Fax (022) 4207922 Bandung 40115
Homepage: www.p4tkipa.org: E-mail: [email protected]
2
KEMDIKBUD PPPPTK IPA
KONTEN DIKLAT ONLINE PPPPTK IPA BANDUNG
Keterangan
V = Beda potensial ( tegangan jepit ) dengan satuan Volt (V)
W = Energi yang dikeluarkan sumber arus dengan satuan Joule (J)
Q = Banyaknya muatan listrik yang dipindahkan dengan satuan coulomb(C)
Alat ukur beda potensial adalah voltmeter
Contoh Soal
1. Sebuah sumber tegangan mengeluarkan energi sebesar 600 joule untuk
memindahkan muatan sebanyak 15 coulomb dari satu titik ke titik lainnya.
Berapakah beda potensial antara kedua titik tersebut?
Penyelesaian
Diketahui : W = 600 J
Q = 15 C
Ditanya
:V
Jawab : V = W/Q
= 600J/15 C
= 40 Volt
3. Kuat Arus
Arus listrik yang melalui sebatang konduktor didefinisikan sebagai perubahan
muatan terhadap waktu, atau banyaknya muatan listrik yang melintasi suatu luasan
penampang dalam satu satuan waktu. Arus listrik mengalir karena ada beda potensial.
Misalkan dalam waktu t detik mengalir muatan listrik sebesar Q coulomb, maka dalam
setiap detik mengalir muatan sebesar Q/t. Banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap
detik melalui suatu penghantar disebut kuat arus, dinyatakan dengan simbol I.
Secara matematis persamaan untuk kuat arus dapat ditulis
I 
Keterangan
I
= arus listrik (A)
Q = muatan listrik (C)
t = waktu ( s )
Q
t
; 1 Coulomb = 6, 2 x 1018 elektron)
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT AND EMPOWERMENT CENTRE)
Jl. Diponegoro no. 12 Bandung Telp (022) 4231191 Fax (022) 4207922 Bandung 40115
Homepage: www.p4tkipa.org: E-mail: [email protected]
3
KEMDIKBUD PPPPTK IPA
KONTEN DIKLAT ONLINE PPPPTK IPA BANDUNG
Satuan kuat arus dalam sistem SI ialah coulomb per sekon atau ampere ( A ). Arus
listrik yang kecil biasanya dinyatakan dalam miliampere mA ( 1 mA = 10-3 A ).
Alat Ukur Listrik Kuat Arus
Amperemeter (ammeter) adalah alat ukur kuat arus listrik. Untuk mengukur arus yang
mengalir melalui resistor pada rangkaian, amperemeter dipasang secara seri.
Contoh soal
1. Pada sebatang konduktor mengalir muatan listrik sebanyak 480 coulomb, selama 8
menit. Berapakah arus listrik pada konduktor itu?
Penyelesaian
;
Diketahui
:
Q
= 4800 coulomb
t
= 8 menit = 480 sekon
Ditanyakan
:
I
=?
Jawab
:
I=
Q
4800
I 
 10 coulomb / det ik
t
480
I = 10 ampere
2. Dalam sebuah kawat penghantar arus listrik mengalir sebesar 0,25 ampere selama
100 detik. Berapa banyak muatan yang mengalir pada konduktor itu ?
Penyelesaian
;
Diketahui
:
I
= 0,25 ampere
t
= 10 sekon
Ditanyakan
Jawab
:
:
Q
=?
Q
I   Q  I. t
t
Q = 0,25 A x 100 s
Q = 25 coulomb
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(SCIENCE EDUCATION DEVELOPMENT AND EMPOWERMENT CENTRE)
Jl. Diponegoro no. 12 Bandung Telp (022) 4231191 Fax (022) 4207922 Bandung 40115
Homepage: www.p4tkipa.org: E-mail: [email protected]
4